JPS6143136B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳造型に関し特に連続鋳造型に関す
る。

連続鋳造型は基本的には開いた両端部を有する
箱形の形状をなし、一方の開いた端部から溶融金
属が注入され、他端から固化した棒、板、管など
が引出され、金属は鋳造型内で連続的に固化す
る。この場合、一端例えば下端から固化した金属
が引き出される速度は上端から溶融金属が注入さ
れる速度と正確に等しく、鋳造型内では実質上定
常状態が得られている。勿論連続鋳造型は通常の
鋳造型、すなわち金属が型を充填するまで注入さ
れ該型内で固化現象が生じ固化した金属が一体と
して型から取出される形式のものとは著しく異つ
ている。

連続鋳造は理論的には単純であるが商業的には
困難な問題点が多い。連続鋳造型の生産と使用に
ついても問題点が多い。多くの連続鋳造型が経済
的に引き合うものとして使用されているが同時
に、実際に使用されなかつた多くの提案もこれに
ついてなされている。

英国特許第822578号明細書に示すものはスラブ
用の連続鋳造型であつて、頂端および底端におい
てのみ薄い銅の裏板に連結された薄いグラフアイ
ト板を含む。該明細書にはグラフアイトと銅との
間の温度差によつてグラフアイトと銅は両者間に
良好な熱接触を与えるように変歪すると示されて
いる。しかし実際にはグラフアイトは高温でクリ
ープ現象を生じ、グラフアイトと銅との間の応力
が使用時に減少しグラフアイトが銅から離れる方
向に動き、その結果グラフアイトと銅との界面に
おける熱抵抗が著しく増大するようになる。グラ
フアイト内張り部材を有する鋳造型における問題
点の一つに空気ギヤツプ、すなわち銅とグラフア
イトとの間隙に存在する空気の問題がある。500
℃において空気は銅の7500倍の熱抵抗を有し、従
つて0.02mmの空気層は厚さ15cmの銅に対応する。

銅精錬に関しても多くの連続鋳造型が有利に使
用されているがいくつかの欠点を持つている。ク
ルツプ（Krupp）の提案によるものは一体的の銅
ブロツク製であつて、冷却水用の通路を内部に有
しており、型キヤビテイはクロムメツキを施さ
れ、一次冷却水は鋳造型から引出されるスラブに
衝当るようになつている。これは構造的に頑丈で
あるが、型キヤビテイの壁と鋳造金属との固着を
防止するため連続的な潤滑が必要である。潤滑剤
は製品の表面に欠陥をつくり、コストが増加す
る。

潤滑剤の添加量が所望量よりも減少すると固着
現象が著しく悪化し、安全性、信頼性が阻害され
ることになる。

英国特許第853853号および同第853854号明細書
に示されるものは複合水冷式グラフアイト製鋳造
型であつて鋳造速度が高く、連続的潤滑を必要と
しないが、製作費が高価で機械的強度が低く、破
損し易い。

セジドー（Cegedur）の提案したものは銅の内
側箱と鋼の水套とを含み、型キヤビテイは４枚の
グラフアイト板で内張りされていて、安価であつ
て連続的潤滑を必要としない。しかしこれは機械
的強度が低く、銅の高速鋳造に不適当であり、グ
ラフアイト板と銅の内側箱とを密着せしめること
が困難であり、冷却が不十分であるため鋳造速度
が低い。

ウイーランド（Wieland）の提案したものは４
個のグラフアイトブロツクを結合して型キヤビテ
イを形成し、これらブロツクの外周に、銅の幅広
の板をターンバツクルで緊張せしめ又はテープを
強くらせん形に巻きつけることによつて、各ブロ
ツクを互に固定している。冷却水は外周の銅の板
又はテープにスプレイされ、別に二次的冷却水系
統を具えている。これは潤滑剤の連続的添加を必
要としないので有利であり、二次冷却水が調節可
能となつている。しかしこれは製作費が高く、機
械的強度が低く、厚いグラフアイトブロツクによ
つて冷却が制限されるので鋳造速度が低いという
欠点がある。

ベツクマン（Beckman）の提案したものは内
側の銅製の型と２分割された外側の鋼製の冷却水
套とを含み、これら水套は互にボルト結合されて
冷却水系統となつている。一次冷却水は鋳造型の
底部の孔を通つて該鋳造型から引き出されるスラ
ブに衝当り、これが二次冷却水となつている。こ
れは構造が簡単であるが鋳造速度が低く、機械的
破損を生じ易く、変歪量が大である。

本発明によれば、スラブ用の連続鋳造型であつ
て、高伝導性の金属本体と該本体のための冷却装
置とを含み、該金属本体は内部キヤビテイを有
し、該キヤビテイ内に一連のグラフアイトスラブ
内張部材が配置されている形式の鋳造型におい
て、グラフアイトスラブ内張部材が該内張部材の
それぞれに取付られた複数のばね装置によつて金
属本体に該グラフアイトスラブの全面に亘つて接
触するように弾性的に保持されていることを特徴
とする。

望ましくは金属本体は銅製とする。望ましくは
各グラフアイトスラブはその背面に盲孔を有し、
該盲孔はねじ孔であつてロツド部材とねじ係合
し、該ロツド部材が金属本体の孔を貫通して弾性
装置例えば圧縮コイルばねを介して該本体に連結
される。グラフアイトスラブと金属本体との間の
界面に作用する圧力は0.07〜0.35Kg/cm²（１〜５lb
ｆ／ｉｎ_２）さらに望ましくは0.1〜0.24Kg/cm²、さら
に
0.15〜0.20Kg/cm²とする。グラフアイトスラブ及
び金属本体の許す限り、できるだけ多数のばねを
使用することが望ましい。

型の断面積は入口端よりも出口端を小とする。
このためグラフアイトスラブの厚さをテーパさせ
て断面積の縮小を達成してもよい。銅製の本体内
部に冷却剤通路を設けることが望ましい。冷却剤
通路内に該通路の壁から間隔をおかれて内部ロツ
ドを設けることが望ましい。グラフアイトスラブ
は望ましくは矩形又は正方形とする。型の隅角部
には内側まるみをつけることが望ましい。矩形の
鋳造型の場合には長辺のグラフアイトスラブは複
数枚のスラブから成るものとしてもよい。各隣接
するグラフアイトスラブと密接せしめるために弾
性的端部負荷装置を設けることが望ましい。

内側まるみを作るためには実質上Ｌ字形断面の
部材を隅角部に配置し、これが平板状部材と密接
する如くし、Ｌ字形部材にまるみを設ける如くす
ることが望ましい。グラフアイト内張部材及び又
は銅の本体に溝通路を設けて、吹払い用ガスをグ
ラフアイトと銅との界面に供給するようにしても
よい。ガスは水素でもよいが望ましくはヘリウム
とする。冷却剤は水とすることが望ましく、これ
を鋳造型の底面から放出させて、該型から引出さ
れる金属スラブに衝当てることによつて二次的冷
却を与える。鋳造型を鋳造方向に往復動せしめて
間欠的連続鋳造を行うこともできる。添付図面を
参照して本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明による鋳造型の斜視図である。
鋳造型の本体１は孔２を有し両端の開いた箱形の
もので、孔２内には数字３，４，５，６，７，８
として示す複数のグラフアイト内張部材が設けて
ある。銅の本体１は多数の冷却剤通路９を有し、
使用時には該通路に水が循環せしめられる。第１
図に示す如く内張り部材３〜８は板３，６の如く
矩形板状のもの及び板４，５，７，８の如くＬ字
形のものとを含む。銅の本体１は一体の鋳造品で
あつてもよく、３つ又は４つの部分から製作され
互にボルト結合されたものであつてもよい。グラ
フアイト板すなわちスラブを銅の本体１に取付け
る方法は第２，３，４図に示す。第２図において
銅の本体１には孔１０，１１が設けられ、マニホ
ルド１２から冷却水が導入され、溝孔１３を通つ
て矢印１４の方向に、鋳造型から引出される金属
に向つて放出される。第２図においてグラフアイ
トスラブ１５（第１図におけるグラフアイト板３
−８のいずれかに対応する）にはその面積区域に
亘つて多数の盲孔１６が設けられ、該盲孔内にボ
ルト１７がねじこまれている。ボルトすなわちロ
ツド部材１７は銅の本体１の対応する孔１８を貫
通し、その外端に設けたナツト１９が圧縮コイル
ばね２０を圧縮し、これによつてロツド部材１７
は弾性的に外方に偏倚せしめられ、グラフアイト
スラブ１５を銅の本体１に強く接触せしめる。

ばね２０を第３図に示す如く本体１に設けたね
じ孔２１内に配置し、該ねじ孔に封止リング２３
で封止された閉止プラグ２２をねじこみ、グラフ
アイトスラブの裏面の酸化を防止するようにして
もよい。鋳造型のグラフアイト部分は使用時に高
温で運転されるから、孔１６の区域でのグラフア
イトの酸化を防止する手段を設けなければロツド
部材１７がグラフアイトから離脱するようにな
り、グラフアイトと銅との間の接触圧力が低下す
る。

第２図において鋳造型は半部が断面として示し
てある。溶融金属例えば銅が管２５によつて鋳造
型内に供給され、破線２７で示す液体と固体との
界面より上方の部分２６では液体状態になつてい
る。使用時に鋳造型は上下方向に往復動せしめら
れ、テーパつきのグラフアイトスラブ１５と鋳造
される金属の固化部分２８との間の接続抵抗を増
加せしめる。この往復動によつて固化した銅の縁
部２９と鋳造型の内張部材１５との間の界面は清
浄に維持され、ドロス（かす）による悪影響を減
少する。銅の本体１には更に孔３０があつてねじ
つきの入口部３０と銅とグラフアイトとの界面に
設けた溝３２とを連結する。孔３０を通してヘリ
ウムを導入することによつて界面の空気を駆逐し
該界面を通る熱伝達を改善することができる。こ
の界面における小さい間隙に存在する空気をヘリ
ウムによつて駆逐することによつて熱伝達性能を
約16％改善することができる。すなわち同一鋳造
型によつて16％多い金属の鋳造が可能となり鋳造
設備の生産性が著しく改善される。

第４図はＬ形断面のグラフアイトスラブ３５
（第１図におけるスラブ４，５，７，８のいずれ
かに対応する）の拡大部分図であり、内側隅角部
にはまるみ３３が設けてある。従つて鋳造される
金属はまるみを持つ隅角部を有するものとなされ
る。このことは連続鋳造の場合に特に重要であ
る。通常技術では鋳造時に鋳造される金属の外面
に冷却水を流し、且つこの冷却水は鋳造された金
属がつぎの処理設備例えば切断鋸装置に達する以
前に除去することが重要である。すなわち連続鋳
造の場合には鋳造される金属に沿つて水が流れる
ことを防止するためにシールを設ける必要があ
る。しかし鋳造型の内面に直角な隅角部が設けて
あるとシールを設けることが著しく困難である。
特に本発明の場合の如くグラフアイト内張部材を
有するときには隅角部が直角であると固化した金
属の小さいバリが接合部に入りこみ、これが楔作
用を行つて封止を急速に破損せしめ冷却水が連続
鋳造設備のための通常の処理設備をなす切断鋸装
置等に大量に流れこむことになる。

グラフアイトスラブ３５の長辺に沿つた端部に
はばね負荷されたプラグ３４が作用し（負荷分布
用鋼製シム３６を介して）スラブ３５がその長辺
に沿つて良好に接触するようにする。プラグ３４
はスタツド３８によつて締めつけられるばね３７
の負荷を受けており、スタツド３８は銅の本体１
に設けたねじつきの孔３９にねじこまれている。

第１図において冷却水が通る孔９にはロツド４
０が配置されている。ロツド４０を挿入しないと
孔９を通る水の境界層効果が増大し、冷却水への
熱伝達作用が減少する。冷却水の熱受取能力はそ
の流速と該冷却水が流れる通路面積とによつて定
まるものである。小寸法の多数の孔を設けること
は閉塞の危険性を増大し、冷却水の濾過のための
費用が増加する。これに反し大寸法の孔と制限用
ロツド４０とを用いることは圧力降下、従つて圧
力損失を減少せしめ、しかも該孔を流れる冷却水
により大量の熱の除去が可能である。

本発明により多くの効果が得られる。本発明に
よる鋳造型は本質的に堅固な本体１から成つてい
るから頑丈であり、通常の製造工場内で受ける正
常の衝撃や打撃に対して十分な抵抗性を持つてい
る。更に、この型は充実している、すなわち中空
度が低いから加熱されたときに変歪を生じにく
い。金属本体が変歪し難いから冷却剤通路をグラ
フアイトスラブ内張部材に近接して設けることが
できる。このことによつて型の冷却性能を著しく
高めることができる。冷却剤を金属本体の内部通
路ではなく、その外面に流したならば熱は銅の本
体内を長い距離に亘つて伝達されなければならな
くなる。この場合には型の熱効率が低下し生産性
が低下する。外面が冷却される型本体を薄肉のも
のとすれば変歪と破損とに対する抵抗性が低下す
る。

グラフアイト内張部材の上端と下端のみに型本
体に取付ける装置を設けるとグラフアイトと型本
体との間に空気ギヤツプが必然的に増加する。こ
の結果、熱伝達抵抗が著しく増大する。前述のよ
うに銅の熱伝達率は空気の約7500倍であり、0.01
mmの空気ギヤツプは75mmの厚さの銅に相当する。
グラフアイトと型本体との間にヘリウムを使用し
てもギヤツプの存在によつて熱伝達率は著しく減
少し効率が低下する。

本発明の装置において銅の本体は頑丈であつて
長年月の使用に耐え、グラフアイト内張部材は製
作容易で、取付、交換も容易である。

グラフアイトは高温で比較的クリープ強度が低
く、このため使用時にはばねによつてグラフアイ
トは銅の本体に密着せしめられる。すなわち型の
熱伝導性は使用中に次第に良好となる。グラフア
イトがその上下端においてのみ型本体に取付けら
れているとクリープによつてグラフアイトは型本
体から次第に離れ、熱伝導性は次第に劣化する。
すなわち本発明においてグラフアイト内張部材が
弾性装置によつて型本体に接触せしめられている
ことが重要である。

本発明による鋳造型においては連続鋳造型の効
率について重要な影響を及ぼすことが判つた熱伝
導性についての問題点が特異な手段によつて解決
された。型を往復動せしめることとテーパ型を使
用することとにより、鋳造される材料が冷却して
固化するときに生ずる容積変化に良く対処するこ
とができる。往復運動時に型が上昇するときテー
パ部分は固化している金属に強く接触し、従つて
熱伝導性が改善される。弾性ばねの作用により型
本体とグラフアイトとが密接するので空気ギヤツ
プが減少する。本発明によれば比較的薄いグラフ
アイトが使用可能であり、従つてグラフアイト自
体の熱伝導性も良好である。型本体内に冷却剤通
路が設けてあるから銅の型本体自身は比較的厚い
が、熱が冷却剤に伝達されるときに通過する銅の
厚さは小である。銅の型本体内に設けた冷却剤通
路内にロツドを設けることによつて銅から冷却剤
への熱伝達性は更に改善される。

上述のように本発明による鋳造型は、特に例え
ば銅の如き金属を連続的に且つ高速で鋳造するの
に著しく有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鋳造型を一部を断面とし
て示す斜視図。第２図は第１図の鋳造型の部分断
面図。第３図はばね負荷装置の詳細を変形例とし
て示す部分拡大断面図。第４図は端部負荷装置を
示す部分拡大断面図。 １：本体、２：空所、３，４，５，６，７，
８，１５，３５：グラフアイトスラブ内張部材、
１７：ロツド部材、２０：圧縮コイルばね、１
０，１１：冷却剤通路、２８：鋳造されるスラ
ブ、３７：端部負荷用ばね、３０：駆逐用ガス導
入孔、４０：ロツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱伝導性の高い金属製の本体と、該本体を冷
   却する装置とを有し、該本体がグラフアイトで内
   張りされたものである連続鋳造機用のスラブ用鋳
   造型において、前記グラフアイトの内張は複数の
   ラフアイトスラブ内張部材から成り、その内張部
   材の各々はそのスラブ区域に亘つて取付けられた
   複数の弾性装置によつて前記本体に弾性的に接触
   保持されていることを特徴とする前記鋳造型。 ２ 特許請求の範囲第１項による鋳造型におい
   て、前記グラフアイトスラブ内張部材の背面に盲
   孔が設けられ、該盲孔はねじつきであつてこれに
   ねじこまれたロツド部材が前記本体の孔を貫通し
   て例えば圧縮コイルばねの如き弾性装置によつて
   前記本体に取付けられていることを特徴とする前
   記鋳造型。 ３ 特許請求の範囲第２項による鋳造型において
   前記本体が銅製であることを特徴とする前記鋳造
   型。 ４ 特許請求の範囲第２項による鋳造型におい
   て、前記ロツド部材とばねとが前記内張部材又は
   本体の許す範囲で可及的に密に設けてあることを
   特徴とする前記鋳造型。 ５ 特許請求の範囲第４項による鋳造型において
   前記ロツド部材とばねとの組の相互間隔が50〜
   100mmの範囲となされていることを特徴とする前
   記鋳造型。 ６ 特許請求の範囲第１項による鋳造型におい
   て、該鋳造型の内部断面積が入口端より出口端が
   小であることを特徴とする前記鋳造型。 ７ 特許請求の範囲第６項による鋳造型におい
   て、前記グラフアイトスラブ内張部材の厚さが前
   記断面積のテーパを与える如くテーパしているこ
   とを特徴とする前記鋳造型。 ８ 特許請求の範囲第１項または第２項のいずれ
   かによる鋳造型において、該鋳造型が矩形の断面
   積を有し、該矩形の長辺に沿つて複数のグラフア
   イトスラブ内張部材が設けられ、該内張部材相互
   の端部を密接接触せしるための弾性的端部負荷装
   置が設けられていることを特徴とする前記鋳造
   型。 ９ 特許請求の範囲第８項による鋳造型において
   前記長辺に沿うグラフアイトスラブ内張部材の隅
   角部部分のものが平面図においてＬ字形をなして
   内側まるみを持つ隅角部を限定する如くなされて
   いることを特徴とする前記鋳造型。 １０ 特許請求の範囲第１項による鋳造型におい
   て前記冷却する装置が本体内に設けた冷却剤通路
   を含み、該通路の壁から間隔をおかれたロツドが
   該通路内に設けられていることを特徴とする前記
   鋳造型。 １１ 特許請求の範囲第１０項による鋳造型にお
   いて、冷却剤が水であり、該水が鋳造型の底面か
   ら放出されて該鋳造型から引き出される固化した
   スラブに向かつて放射されることを特徴とする前
   記鋳造型。 １２ 特許請求の範囲第２項による鋳造型におい
   て、前記本体とグラフアイトスラブ内張部材との
   間に作用する圧力が0.07〜0.35Kg/cm²、望ましく
   は0.1〜0.25Kg/cm²であることを特徴とする前記鋳
   造型。